Oksidasi biologi
-
Upload
abner-d-nero -
Category
Documents
-
view
11.166 -
download
11
Transcript of Oksidasi biologi
OKSIDASI BIOLOGIOKSIDASI BIOLOGI DEFINISI :DEHIDROGENASI SUBTRAT YANG DIIKUTI OLEHPENGANGKUTANNYA KE ASEPTOR TERAKHIR (OKSIGEN)MELALUI SISTEM SITOKROM DAN ENZIM WARBURG/SITROMOKSIDASE
SKEMA :
SUBSTRAT NIKOTINAMIDA (DH) FLAVOPROTEIN SITOKROM OKSIGEN
KESEIMBANGAN OKSIDASI – REDUKSI/ POTENSIAL REDUKSI (Eδ)
PERTUKARAN ENERGI BEBAS ≈ KECENDERUNGAN REAKTAN MELEPAS / MENGIKAT ELEKTRON
POTENSIAL REDOKS SUATU SISTEM (Eδ) DENGAN ELEKTRODA HIDROGEN PADA pH = 0 dinyatakan Eδ = 0,0 volt
PADA SISTEM BIOLOGI, PADA pH = 7,0 ADALAH –0,42 volt
BEBERAPA POTENSIAL REDOKS DARI SISTEM OKSIDASI PADA MAMALIA
Sistem Sistem E0’ voltE0’ volt
Oksigen / air Sitokrom a ; Fe3+/Fe2+
Sitokrom c ; Fe3+/Fe2+
Ubikuinon ; Oks/RedSitokrom b ; Fe3+/Fe2+
Fumarat / suksinatFlavoprotein-Old Yellow enzyme ; Oks/redOksaloasetat / malatPiruvat / laktatAsetoasetat / β-hidroksibutiratLipoat ; oks / redNAD+ / NADHH+ / H2
Suksinat / α-ketoglutarat
+ 0,82+ 0,29+ 0,22+ 0,10+ 0,08+ 0,03- 0,12- 0,17- 0,19- 0,27- 0,29- 0,32- 0,42- 0,67
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
OKSIDOREDUKTASE
DIBAGI DALAM 5 GOLONGAN :
1. OKSIDASE
2. AEROBIK DEHIDROGENASE
3. ANAEROBIK DEHIDROGENASE
4. HIDROPEROKSIDASE
5. OKSIGENASE
MENGKATALISIS PELEPASAN EKUIVALEN PEREDUKSI [H+] DARI SUBSTRAT
AKSEPTOR [H+] : OKSIGEN
MENGANDUNG Cu
HASIL REAKSI H2O2 ,KECUALI URIKASE & MONAMIN OKSIDASE
REAKSI :
1. OKSIDASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
AHAH22
AA HH22OO
½ O½ O22
redredoksidase
oksoks
ANGGOTA OKSIDASE FENOLASE
MENGANDUNG TEMBAGA MONO - / O – DIFENOL O – QUINON
LAKTASE• MENGANDUNG TEMBAGA• MENGKATALISIS PERUBAHAN P – HIDROQUINON
P – QUINON
ASKORBATE OKSIDASE
URIKASE, (ASAM URAT ALANTOIN)
MONOAMIN OKSIDASE
1. OKSIDASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
FLAVOPROTEIN MENGANDUNG FMN / FAD METALOFLAVOPROTEIN (MENGANDUNG LOGAM) ANGGOTA ASAM AMINO – D DEHIDROGENASE─ BERIKATAN DENGAN FAD ASAM AMINO – L DEHIDROGENASE─ BERIKATAN DENGAN FMN XANTIN OKSIDASE, MENGUBAH BASA PURIN ASAM URAT ALDEHIDA DEHIDROGENASE GLUKOSA OKSIDASE─ ENZIM FAD PADA JAMUR
2. AEROBIK DEHIDROGENASE (DH)
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
AKSEPTOR HIDROGEN : OKSIGEN, HASIL REAKSI : H2O2
REAKSI :
2. AEROBIK DEHIDROGENASE (DH)
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
AHAH22
AA HH22OO22
OO22
redredAerobik DH
oksoks
AKSEPTOR HIDROGEN : ZAT BUATAN, METILEN BLUE (MB)
HASIL REAKSI : H2O2
GAMBAR :
2. AEROBIK DEHIDROGENASE (DH)
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
oksoks
AHAH22
AA MB.HMB.H22
MBMBredred
Aerobik DH
OO22
HH22OO22
AKSEPTOR HIDROGEN : BUKAN OKSIGEN
FUNGSI UTAMAa. TRANSFER [H+] DARI SATU SUBSTRAT KE
SUBSTRAT LAIN DALAM REAKSI KOPEL REDOKS
REAKSI :
3. ANAEROBIK DEHIDROGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
oksoks
AHAH22
AA CARRIER.HCARRIER.H22
CARRIERCARRIERredred
DH untuk A
BB
BHBH22oksoks redred
redred oksoks
DH untuk B
b. SEBAGAI KOMPONEN R.R. UNTUK TRANSPOR ELEKTRON DARI SUBSTRAT KE OKSIGEN
3. ANAEROBIK DEHIDROGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
ANGGOTA :A. TERGANTUNG PADA KOENZIM NIKOTINAMIDA• KOENZIM DIREDUKSI DAN DIOKSIDASI LAGI OLEH AKSEPTOR
YANG SESUAI.• NIKOTINAMIDA BERASAL DARI NIASIN (NAD+ / NADP+ )• NAD :MENGKATALISIS REAKSI REDOKS PADA JALAN METABOLISME
OKSIDATIF (GLIKOLISIS, TCA CYCLE DAN R.R .MITOKONDRIA)
• NADP : MENGKATALISIS PROSES SINTESIS, REDUKTIF (SINTESIS
ASAM LEMAK, STEROID EKSTRA MITOKONDRIA)
3. ANAEROBIK DEHIDROGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
• MEKANISME OKSIDASI KOENZIM NIKOTINAMIDA
3. ANAEROBIK DEHIDROGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
B. TERGANTUNG PADA RIBOFLAVIN• IKATAN DENGAN APOENZ > KUAT DARIPADA NIKOTINAMIDA.• SEBAGAI CARRIER [H+] DARI LIPOAT TERDUKSI KE NAD+
• SEBAGAI ELEKTRON TRANSFERING FLAVOPROTEIN ANTARA ASIL – KoA DH KE R.R.
• GAMBAR :
3. ANAEROBIK DEHIDROGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
Reduksi cincin isoaloksazin nukleotida flavin
C. SITOKROM•HEMOPROTEIN BESI YANG DAPAT BERUBAH UBAH SELAMA REDOKS (Fe2+ / Fe3+)
•SEBAGAI CARRIER ELEKTRON DARI FLAVOPROTEIN KE SITOKROM OKSIDASE
•JENIS : Sit. b, c1, c, a dan a3
•SEMUA SITOKROM TERMASUK ANAEROBIK DH, KECUALI SIT. OKSIDASE
3. ANAEROBIK DEHIDROGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
A. PEROKSIDASE• GUGUS PROSTETIK : PROTOHEM
• BERIKATAN LEMAH DENGAN APOPROTEIN
• FUNGSI : MEREDUKSI H2O2
• AKSEPTOR ELEKTRONNYA : ASKORBAT, QUINON DAN Sit.c
• REAKSI :
H2O2 + AH2 PEROKSIDASE
2H2O + A
4. HIDROPEROKSIDASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
B. KATALASE•MENDEGRADASI H2O2 YANG DIBENTUK OLEH AEROBIK DH.
•BERPERAN PADA REAKSI OKSIDATIF.
•REAKSI :
4. HIDROPEROKSIDASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
MENGKATALISIS PENGGABUNGAN OKSIGEN KE DALAM SUBSTRAT
LANGKAH – LANGKAH :1. ENZIM BERIKATAN DENGAN OKSIGEN2. IKATAN OKSIGEN DIREDUKSI
ADA 2 SUB GOLONGAN OKSIGENASEa. DIOKSIGENASEb. MONO OKSIGENASE
5. OKSIGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
a. DIOKSIGENASE (Oksigen transferase, true oksygenase)• MENGKATALISIS PENGGABUNGAN DUA ATOM OKSIGEN KE
DALAM SUBSTRAT• REAKSI :
A + O2 AO2
• CONTOH : HOMOGENTISAT DIOKSIGENASE TEPUNG HATI 3-HIDROKSI ANTRANILAT DIOKSIGENASE (TEPUNG HATI) L-TRIPTOFAN DIOKSIGENASE (HATI)
5. OKSIGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
b. MONO OKSIGENASE (mixed function oxidases, hidroksilase).• MENGKATALISIS PENGGABUNGAN HANYA SATU 1 ATOM
DARI MOL. OKSIGEN KE SUBSTRAT.
• OKSIGEN LAINNYA DENGAN DONOR ELEKTRON TAMBAHAN DIREDUKSI MENJADI H2O.
• REAKSI :
AH + O2 + yH2 A.OH + H2O + y
5. OKSIGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
b. MONO OKSIGENASE (mixed function oxidases, hidroksilase).• DIBAGI SUB GOLONGAN OKSIGENASE BERDASARKAN JENIS
KO-SUBSTRAT DONOR ELEKTRON YANG BERPERAN.→ ENZIM YANG BERPERAN DALAM SINTESIS ATAU TRANSFORMASI
STEROIDA YAITU MONOOKSIDASE DENGAN KOENZIM NADPH (PADA RETIKULUM ENDOPLASMA (MIKROSOM) HATI DAN KELENJAR ADRENAL.)
• ENZIM – ENZIM YANG BERPERAN DALAM METABOLISME OBAT – OBATAN SECARA HIDROKSILASI BERSAMA Sit. P.450 DAN Sit b5.
5. OKSIGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
METABOLISME OBAT – OBATAN KATALISATORENZIM NADPH – Sit. P.450 REDUKTASE, HIDROKSILASE Sit. P.450 dan Sit. B5
JENIS OBAT :BENZPIREN, AMINOPIRIN, ANILIN, MORFIN DAN BENZFETAMIN.
REAKSI KESELURUHAN :OBAT-H + O2 + 2 Fe2+ (P.450) + 2H+ Hidroksilase OBAT-OH + H2O +
2Fe3+ (P.450)
5. OKSIGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
TAHAP – TAHAP REAKSI SIKLUS Sit. P.450 HIDROKSILASE PADA MIKROSOM
5. OKSIGENASE
ENZIM DAN KOENZIM DALAM REDOKS
DIF :RANGKAIAN ENZIM DAN SITOKROM MEMBAWA [H+] DARI
SUBSTRAT KE AKSEPTOR TERAKHIR (OKSIGEN).
LETAK : MITOKONDRIA
TEMPAT BERLANGSUNGNYA : TRANSPOR EKUIVALEN PEREDUKSI DARI ENZIM – ENZIM β-
OKSIDASI DAN TCA CYCLE.
FOSFORILASI OKSIDATIF.
RANTAI PERNAFASAN
HUBUNGAN TRANSPOR ELEKTRON PADA RANTAI PERNAFASAN DENGAN β – OKSIDASI ASAM LEMAK TCA CYCLE DAN SUMBER-SUMBER EKSTRAMITOKONDRIA.
RANTAI PERNAFASAN
PIRUVAT NAD DH
FAD DH
SITOKROM O2
SIKLUS KREBS
Β-OKSIDASI ASAM LEMAK
KH
SUMBER EKSTRA MITOKONDRIA
RANTAI PERNAPASAN
MITOKONDRIA
PENYELENGGARAAN RR DALAM MITOKONDRIA
• ELEKTRON ATAU EKUIVALEN PEREDUKSI, MENGALIR DARI UNSUR YANG LEBIH ELEKTRON NEGATIF KE OKSIGEN YANG LEBIH ELEKTRON POSITIF MELALUI RANTAI SECARA SELANGKAH DEMI SELANGKAH.
• RANTAI PERNAFASAN UTAMA BERJALAN DARI SISTEM DH YANG TERIKAT PADA NAD MELALUI FLAVOPROTEIN DAN SITOKROM KE OKSIGEN.
RANTAI PERNAFASAN
AHAH22
FLAVO-PROTEIN
AA
NADNAD++
NADHNADH 2 Fe2 Fe2+2+
FpHFpH22
FpFp
2 Fe2 Fe3+3+
½ O½ O22
HH22OO
HH++ HH++ 2H2H++ 2H2H++
SITOKROMSUBSTRAT
PENYELENGGARAAN RR DALAM MITOKONDRIA• TIDAK SEMUA SUBSTRAT DIHUBUNGKAN DENGAN R.R.
MELALUI NAD, TERGANTUNG POTENSIAL REDOKSNYA.
RANTAI PERNAFASAN
NAD FMN Q Sit b c1 c a aa3 O2LIPOATATP
ATP
ATP
FAD FAD
FAD
•KOLIN
•SUKSINAT
•ASIL-KoA
•SARKOSIN
•DIMETIL GLISIN
GLISEROL 3-P
α-KETOGLUTARAT
•PIRUVAT
•PROLIN
•GLUTAMAT
•MALAT
•ISOSITRAT
PERANAN RR DALAM PENANGKAPAN ENERGI ADP DIGAMBARKAN SEBAGAI MOLEKUL YANG MENANGKAP
SEBAGIAN ENERGI BEBAS HASIL KATABOLISME MENJADI ATP.
PADA FOSFORILASI TINGKAT SUBSTRAT (GLIKOLISIS DAN TCA-CYCLE), ATP YG DIHASILKAN ADALAH KECIL, KARENA OKSIDASINYA TIDAK MELALUI DEHIDROGENASE.
OKSIDASI SUBSTRAT MELALUI DEHIDROGENASI YANG BERIKATAN DENGAN :
NAD+ MENGHASILKAN 3 MOL ATP FAD MENGHASILKAN 2 MOL ATP
REAKSI YANG MELALUI NAD+/FAD DEHIDROGENASE DIKENAL SEBAGAI FOSFORILASI OKSIDATIF TINGKAT RANTAI RESPIRASI.
RANTAI PERNAFASAN
TEMPAT-TEMPAT FOSFORILASI PADA RANTAI RESPIRASI
KECEPATAN RESPIRASI MITOKONDRIA DAPAT DIATUR OLEH KONSENTRASI ADP KARENA :
• OKSIDASI DAN FOSFORILASI SALING BERIKATAN ERAT.• ADP MERUPAKAN KOMPONEN PENTING PADA PROSES FOSFORILASI.
JIKA ADP KURANG, SUBSTRAT BERLEBIH, DAPAT DITEMUKAN 3 TEMPAT CROSSOVER / FOSFORILASI.
RANTAI PERNAFASAN
Substrat NAD Fp Q Sit b Sit c1 Sit c Sit a Sit a3 O2
SUKSINAT
FpATP ATP ATP
ADP +Pi ADP +Pi ADP +Pi
TEMPAT I TEMPAT II TEMPAT III
PENGATURAN PERNAFASANCHANCE DAN WILLIAMS MENYATAKAN ADA 5 KEADAAN YANG DAPAT MENGATUR KECEPATAN PERNAFASAN DALAM MITOKONDRIA ISTIRAHAT
RANTAI PERNAFASAN
Keadaan yg membatasi kecepatan pernafasan
Tingkat 1
Tingkat 2
Tingkat 3
Tingkat 4
Tingkat 5
Hanya penyediaan ADP dan substrat
Hanya penyediaan substrat
Kemampuan rantai pernafasan bila semua substrat dan komponen terdapat dalam jumlah cukup
Hanya penyediaan ADP
Hanya penyediaan oksigen
PERANAN ADP PADA PENGATURAN PERNAFASAN• SEBAGIAN BESAR SEL, DALAM KEADAAN ISTIRAHAT
(KEADAAN 4), PERNAFASAN DIATUR OLEH ADP. BILA DILAKUKAN KERJA, ATP ADP, PERNAFASAN
BERLANGSUNG CEPAT, YG MENYEBABKAN PERSEDIAAN ATP MENINGKAT.
DALAM KEADAAN TERTENTU, KONSENTRASI Pi DAN ATP JUGA MEMPENGARUHI KECEPATAN FUNGSI RR.
RANTAI PERNAFASAN
ATPProses-proses yg membutuhkan energi
ADPPi ADP+Pi
SUBSTRAT RRO2
Panas
INHIBITOR – INHIBITOR RR DAN FOSFORILASI OKSIDATIF. INHIBITOR RR
INHIBITOR FOSFORILASI OKSIDATIF
UNCOUPLERS FOSFORILASI OKSIDATIF• INHIBITOR BEKERJA PADA 3 TEMPAT YANG MUNGKIN SAMA
DENGAN TEMPAT TRANSFER ENERGI
RANTAI PERNAFASAN
NAD FMN Q Sit b c1 c a aa3 O2LIPOAT
(-) (-) II (-) IIII
FAD
I. AMOBARBITAL, PIERICIDIN A, ROTENON, STEROIDII. DIMERCAPROL, ANTIMYCIN AIII. H2S, CN, CO
MEKANISME FOSFORILASI OKSIDATIF DUA HIPOTESIS :1. HIPOTESIS KIMIA :• PENGGANDENGAN FOSFORILASI DAN OKSIDASI TERJADI
SECARA LANGSUNG KIMIA PADA SEMUA TINGKAT PROSES YG MENGHASILKAN ATP (GLIKOLISIS).
2. HIPOTESIS KIMIA OSMOSIS :• OKSIDASI KOMPONEN-KOMPONEN DALAM RR MENGHASILKAN
ION HIDROGEN YG DIKELUARKAN KE BAGIAN MEMBRAN COUPLING MITOKONDRIA , MENGHASILKAN PERBEDAAN POTENSIAL.
• PERBEDAAN POTENSIAL ELEKTROKIMIA DARI DISTRIBUSI ION HIDROGEN YG TIDAK SIMETRIS DIPAKAI UNTUK MENJALANKAN MEKANISME FOSFORILASI (PEMBENTUKAN ATP)
RANTAI PERNAFASAN